DE102020107028A1 - Piezoelectric device and method for the production thereof - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine piezoelektrische Vorrichtung, die eine Stapelanordnung aus zwei einander gegenüber liegenden Decklagen oder Decklagenbereichen, die jeweils aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildet sind; wenigstens zwei zwischen den Decklagen oder Decklagenbereichen befindlichen und übereinander liegenden piezoelektrischen Einheiten, die jeweils aus einer inneren Elektrodenlage und einer äußeren Elektrodenlage und wenigstens einer zwischen der jeweiligen inneren und äußeren Elektrodenlage liegenden piezoelektrischen Lage ausgebildet sind; und einer zwischen den piezoelektrischen Einheiten liegenden, elektrisch isolierenden Sperrlage aufweist, ein damit ausgebildetes Buch und ein Verfahren zu deren Herstellung.

Figure DE102020107028A1_0000
The present invention includes a piezoelectric device which comprises a stacked arrangement of two opposing cover layers or cover layer regions, each of which is formed from at least one flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material; at least two piezoelectric units located between the cover layers or cover layer regions and lying one above the other, each of which is formed from an inner electrode layer and an outer electrode layer and at least one piezoelectric layer located between the respective inner and outer electrode layers; and an electrically insulating barrier layer located between the piezoelectric units, a book formed therewith, and a method for producing the same.
Figure DE102020107028A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine piezoelektrische Vorrichtung und ein Verfahren zu deren Herstellung.The present invention relates to a piezoelectric device and a method of manufacturing the same.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene piezoelektrische Lautsprecheranordnungen bekannt, die Papier als flexibles und mit unterschiedlichen Funktionslagen bedruckbares Trägermaterial nutzen.Various piezoelectric loudspeaker arrangements are known from the prior art, which use paper as a flexible carrier material that can be printed with different functional layers.

So geht aus der Druckschrift EP 3 405 011 A1 eine Lautsprechervorrichtung hervor, die dadurch hergestellt wird, dass auf eine Papierlage ein Lagenstapel bestehend aus zwei elektrisch leitfähigen Elektrodenlagen mit einer dazwischen befindlichen piezoelektrischen Lage gedruckt wird, diese bedruckte Papierlage mit Harz imprägniert wird und daraufhin diese Anordnung mit einer weiteren, nicht bedruckten, mit Harz imprägnierten Papierlage durch Heißlaminieren verbunden wird.So goes from the pamphlet EP 3 405 011 A1 a loudspeaker device emerges, which is produced in that a layer stack consisting of two electrically conductive electrode layers with an interposed piezoelectric layer is printed on a paper layer, this printed paper layer is impregnated with resin and then this arrangement is impregnated with a further, non-printed, with resin impregnated paper layer is connected by hot lamination.

In dem Artikel von A. C. Hübler, M. Bellmann, G. C. Schmidt, S. Zimmermann, A. Gerlach und C. Haentjes „Fully mass printed loudspeakers on paper“, Organic Electronics 13 (2012) S. 2290 - 2295 ist eine flexible Lautsprecheranordnung beschrieben, die aus einem Papiersubstrat und einem darauf gedruckten Lagenstapel aus zwei Elektroden mit einer zwischen den Elektroden befindlichen piezoelektrischen Lage ausgebildet ist.In the article by AC Hübler, M. Bellmann, GC Schmidt, S. Zimmermann, A. Gerlach and C. Haentjes “Fully mass printed loudspeakers on paper”, Organic Electronics 13 (2012) pp. 2290-2295, a flexible loudspeaker arrangement is described which is formed from a paper substrate and a stack of layers of two electrodes printed thereon with a piezoelectric layer located between the electrodes.

Die Leistungsfähigkeit von Piezoaktoren und -sensoren kann erheblich erhöht werden, wenn Multilagenarchitekturen ausgebildet werden. Mit solchen Multipiezolagen-Architekturen kann bei Nutzung des indirekten Piezoeffektes eine höhere Stell- oder Auslenkkraft bei gleich hoher angelegter Spannung realisiert werden oder bei Nutzung des direkten Piezoeffektes eine größere Spannung bei gleicher Krafteinwirkung generiert werden.The performance of piezo actuators and sensors can be increased considerably if multilayer architectures are formed. With such multi-piezolayer architectures, when using the indirect piezo effect, a higher actuating or deflection force can be achieved with the same applied voltage, or when using the direct piezo effect, a higher voltage can be generated with the same force.

Insbesondere im Bereich der Dünnschichttechnologie können Schichtstapel mit mehreren aktiven Piezo- und Elektrodenschichten hergestellt werden. Die Schichten können beispielsweise unter Verwendung von Drucktechnologien auf ein vorzugsweise flexibles Substrat aufgebracht werden. Die Piezoschichten bestehen aus ferroelektrischem Material, wie ferroelektrischen Polymeren oder Keramiken. Die Elektrodenschichten werden aus elektrisch leitfähigem Material, wie elektrisch leitfähigen Polymeren oder Metallpartikeltinten, ausgebildet.In the area of thin-film technology in particular, layer stacks with several active piezo and electrode layers can be produced. The layers can, for example, be applied to a preferably flexible substrate using printing technologies. The piezo layers consist of ferroelectric material such as ferroelectric polymers or ceramics. The electrode layers are formed from electrically conductive material such as electrically conductive polymers or metal particle inks.

Entsprechend ist in der Druckschrift EP 3 073 541 A1 eine stapelförmig aufgebaute, piezoelektrische Vorrichtung beschrieben, die zwei Elektroden aufweist, zwischen welchen eine mit einem Additiv versetzte Papierlage mit piezoelektrischen Eigenschaften und Polyimidschichten vorgesehen sind. In einer Variante ist auf dieser Anordnung eine weitere piezoelektrische Lage vorgesehen, auf der eine dritte Elektrode angeordnet ist.Correspondingly is in the publication EP 3 073 541 A1 describes a stack-shaped piezoelectric device which has two electrodes, between which a layer of paper with piezoelectric properties and polyimide layers are provided, to which an additive is added. In a variant, a further piezoelectric layer is provided on this arrangement, on which a third electrode is arranged.

Der Artikel von X. Qiu, G. C. Schmidt, P. M. Panicker, R. A. Q. Soler, A. J. Benjamin und A. C. Hübler „Fully printed piezoelectric polymer loudspeakers with enhanced acoustic performance“, Advanced Engineering Materials 2019, 21, 1900537, S. 1 -8 offenbart eine gedruckte Lautsprecherstruktur auf Basis piezoelektrischer Polymerlagen und darauf vorgesehener Elektrodenlagen, die jeweils beidseitig eines Papiersubstrates angeordnet sind.The article by X. Qiu, GC Schmidt, PM Panicker, RAQ Soler, AJ Benjamin and AC Hübler "Fully printed piezoelectric polymer loudspeakers with enhanced acoustic performance", Advanced Engineering Materials 2019, 21, 1900537, pp. 1-8 discloses a printed one Loudspeaker structure based on piezoelectric polymer layers and electrode layers provided thereon, which are each arranged on both sides of a paper substrate.

Die bekannten piezoelektrischen Lautsprecheranordnungen weisen typischerweise wenigstens zwei Elektroden und ein jeweils dazwischen befindliches piezoelektrisches Material auf. Die beiden Elektroden werden durch das piezoelektrische Material voneinander elektrisch getrennt. Dabei besteht das Problem, dass diese elektrische Trennung zuverlässig funktionieren muss. Das heißt, der Leckstrom zwischen den Elektroden darf bei angelegter Spannung nur sehr klein sein. Diese Forderung zuverlässig umzusetzen, ist gerade bei großen Flächen, wie sie typischerweise bei piezoelektrischen Aktoren vorkommen, aufgrund von Fehlstellen, Pinholes, Verunreinigungen usw. schwierig.The known piezoelectric loudspeaker arrangements typically have at least two electrodes and a piezoelectric material in between. The two electrodes are electrically separated from one another by the piezoelectric material. The problem here is that this electrical separation must function reliably. This means that the leakage current between the electrodes may only be very small when the voltage is applied. Implementing this requirement reliably is difficult, especially in the case of large areas, such as those typically found in piezoelectric actuators, due to defects, pinholes, contamination, etc.

Bei einlagigen Piezobauteilen können derartige Fehlstellen meist während eines Polarisationsvorganges eliminiert werden. Bei einem solchen Polarisationsvorgang wird eine hohe Spannung zwischen den Elektroden des Piezobauteils angelegt. Fehlstellen in einer ferroelektrischen Schicht ergeben meist Orte mit besonders hohem Stromfluss. Dadurch kommt es an diesen Orten zu einer kurzzeitigen starken lokalen Erwärmung, infolge welcher wenigstens eine der Elektroden punktuell verdampft, was wiederum einen Zusammenbruch des Stromflusses bewirkt. Die Fehlstelle heilt sich also bei dem Polarisationsvorgang von selbst.In the case of single-layer piezo components, such defects can usually be eliminated during a polarization process. In such a polarization process, a high voltage is applied between the electrodes of the piezo component. Defects in a ferroelectric layer usually result in locations with a particularly high current flow. As a result, there is brief, strong local heating at these locations, as a result of which at least one of the electrodes evaporates at certain points, which in turn causes a breakdown of the current flow. The flaw heals itself during the polarization process.

Bei konventionellen, auf einem Substrat gestapelten Multilagen-Piezoarchitekturen funktioniert dieser Mechanismus jedoch nur unzureichend, da sich eine punktuelle starke Erwärmung innerhalb einer Funktionsschicht zumeist auf die weiteren Funktionsschichten der Multilagen-Piezoarchitektur negativ auswirkt. Das heißt, es kommt zumeist nicht zu dem oben beschriebenen Selbstheilungseffekt, sondern das gesamte Bauteil wird während der Polarisation zerstört.With conventional multilayer piezo architectures stacked on a substrate, however, this mechanism only works inadequately, since strong point heating within a functional layer usually has a negative effect on the other functional layers of the multilayer piezo architecture. This means that the self-healing effect described above usually does not occur, but the entire component is destroyed during the polarization.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine piezoelektrische Vorrichtung mit Multilagen-Architektur und dennoch hoher Qualität sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zur Verfügung zu stellen. Ferner soll eine vorteilhafte Nutzungsmöglichkeit für eine solche piezoelektrische Vorrichtung vorgeschlagen werden.It is therefore the object of the present invention to provide a piezoelectric device with a multi-layer architecture and nevertheless high quality, as well as a method for its production. Furthermore, an advantageous Possible uses for such a piezoelectric device are proposed.

Die Aufgabe wird zum einen durch eine piezoelektrische Vorrichtung gelöst, die eine Stapelanordnung aus

  • - zwei einander gegenüber liegenden Decklagen oder Decklagenbereichen, die jeweils aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildet sind;
  • - wenigstens zwei zwischen den Decklagen oder Decklagenbereichen befindlichen und übereinander liegenden piezoelektrischen Einheiten, die jeweils aus einer inneren Elektrodenlage und einer äußeren Elektrodenlage und wenigstens einer zwischen der jeweiligen inneren und äußeren Elektrodenlage liegenden piezoelektrischen Lage ausgebildet sind; und
  • - einer zwischen den piezoelektrischen Einheiten liegenden, elektrisch isolierenden Sperrlage
aufweist.The object is achieved on the one hand by a piezoelectric device which comprises a stacked arrangement
  • two opposing cover layers or cover layer areas, each of which is formed from at least one flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material;
  • At least two piezoelectric units located between the cover layers or cover layer areas and lying one above the other, each of which is formed from an inner electrode layer and an outer electrode layer and at least one piezoelectric layer located between the respective inner and outer electrode layers; and
  • - An electrically insulating barrier layer located between the piezoelectric units
having.

Durch den erfindungsgemäßen Lagenaufbau, der wenigstens zwei piezoelektrischen Einheiten beinhaltet, wird eine hohe piezoelektrische Sensitivität zur Verfügung gestellt. Darüber hinaus ist bei der erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung die darin enthaltene Elektronik von außen nicht sichtbar, wodurch sich vielfältige Anwendungsbereiche ergeben. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße piezoelektrische Vorrichtung als piezoelektrisches Lautsprecherpapier mit Multilayer-Architektur ausgebildet werden.The layer structure according to the invention, which contains at least two piezoelectric units, provides a high piezoelectric sensitivity. In addition, in the piezoelectric device according to the invention, the electronics contained therein are not visible from the outside, which results in a wide variety of areas of application. For example, the piezoelectric device according to the invention can be designed as piezoelectric loudspeaker paper with a multilayer architecture.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind einander direkt benachbarte piezoelektrische Lagen zumindest teilweise miteinander verschmolzen und/oder einander gegenüber angeordnete piezoelektrische Lagen durch wenigstens eine zwischen diesen piezoelektrischen Lagen befindliche Schmelzklebschicht verbunden.In an advantageous embodiment of the present invention, directly adjacent piezoelectric layers are at least partially fused to one another and / or piezoelectric layers arranged opposite one another are connected by at least one hotmelt adhesive layer located between these piezoelectric layers.

Vorzugsweise ist die Sperrlage wenigstens teilweise aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat und/oder wenigstens einer Klebschicht ausgebildet, das/die aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildet ist/sind.The barrier layer is preferably formed at least partially from at least one flat, non-rigid substrate and / or at least one adhesive layer which is / are formed from electrically non-conductive and non-piezoelectric material.

Vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich, wenn wenigstens eines der flächigen, nichtstarren Substrate wenigstens ein Papierblatt und/oder wenigstens eine Folie ist. Papier und viele Folien sind elektrisch isolierend und darüber hinaus beispielsweise bedruckbar, sodass diese Materialien die Elektrodenlagen gut elektrisch abschirmen können und zudem beispielsweise Sichtoberflächen von Buchseiten bilden können.Advantageous application possibilities arise when at least one of the flat, non-rigid substrates is at least one sheet of paper and / or at least one film. Paper and many foils are electrically insulating and can also be printed, for example, so that these materials can electrically shield the electrode layers and can also form visible surfaces of book pages, for example.

In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Sperrlage dicker als jede der Decklagen oder jedes der Decklagenbereiche. Dies betrifft Ausführungsformen der Erfindung, in welchen die als Mittellage innerhalb der piezoelektrischen Vorrichtung angeordnete Sperrlage aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat, wie aus wenigstens einem Papierblatt oder einer Papierbahn ausgebildet ist und als Decklagen dünnere Lagen, wie beispielsweise Folien, eingesetzt werden. Dadurch ergibt sich ein Lagenaufbau, der in seiner Gesamtdicke dem einer normalen Buchseite sehr ähnlich ist, also eine hohe Flexibilität besitzt, wobei dennoch eine gute elektrische Isolation zwischen den Elektrodenlagen der piezoelektrischen Vorrichtung zur Verfügung gestellt wird.In a particular embodiment of the present invention, the barrier layer is thicker than each of the cover layers or each of the cover layer areas. This relates to embodiments of the invention in which the barrier layer arranged as a central layer within the piezoelectric device is formed from at least one flat, non-rigid substrate, such as from at least one sheet of paper or a paper web, and thinner layers, such as foils, are used as cover layers. This results in a layer structure that is very similar in its overall thickness to that of a normal book page, that is to say has a high degree of flexibility, while good electrical insulation is nevertheless made available between the electrode layers of the piezoelectric device.

Es ist ferner von Vorteil, wenn zwei der jeweiligen inneren Elektrodenlagen miteinander elektrisch verbunden sind und/oder zwei der jeweiligen äußeren Elektrodenlagen miteinander elektrisch verbunden sind. Dies vereinfacht die elektrische Anschlusstechnik.It is also advantageous if two of the respective inner electrode layers are electrically connected to one another and / or two of the respective outer electrode layers are electrically connected to one another. This simplifies the electrical connection technology.

In einer besonders praktikablen Ausführungsform der Erfindung verläuft/verlaufen die elektrische Verbindung zwischen den jeweiligen inneren Elektrodenlagen und/oder die elektrische Verbindung zwischen den jeweiligen äußeren Elektrodenlagen durch wenigstens eine Aussparung in der Sperrlage hindurch. Somit können elektrische Verbindungsleitungen in den Lagenaufbau integriert werden, wodurch die Gesamtanordnung kompakter wird.In a particularly practical embodiment of the invention, the electrical connection between the respective inner electrode layers and / or the electrical connection between the respective outer electrode layers runs through at least one recess in the blocking layer. Electrical connection lines can thus be integrated into the layer structure, which makes the overall arrangement more compact.

Die Aufgabe wird außerdem durch ein Buch mit wenigstens einer Buchseite oder wenigstens einem Buchdeckel, die oder der eine piezoelektrische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist oder aufweist, wobei wenigstens eine Sichtoberfläche wenigstens eines der flächigen, nichtstarren Substrate mit Text und/oder wenigstens einem Bild versehen ist, gelöst. Der Text und/oder das wenigstens eine Bild kann auf eine Außenoberfläche wenigstens eines, eine Decklage der piezoelektrischen Vorrichtung ausbildenden Substrates gedruckt, geklebt, gesprüht und/oder gemalt sein. Die Buchseiten können auch beidseitig bedruckt, beklebt, besprüht und/oder bemalt sein. Ein oder mehrere Buchseiten dieses Buches können jedoch auch unbedruckt, also einfach weiß, sein.The object is also achieved by a book with at least one book page or at least one book cover, which is or has a piezoelectric device according to the present invention, at least one visible surface providing at least one of the flat, non-rigid substrates with text and / or at least one image is solved. The text and / or the at least one image can be printed, glued, sprayed and / or painted on an outer surface of at least one substrate forming a cover layer of the piezoelectric device. The book pages can also be printed, glued, sprayed and / or painted on both sides. However, one or more book pages of this book can also be unprinted, i.e. simply white.

Darüber hinaus wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer piezoelektrischen Vorrichtung gelöst, wobei
wenigstens zwei, aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildete Decklagen oder Decklagenbereiche jeweils einseitig mit wenigstens einem Außenlagenstapel, der wenigstens eine äußere Elektrodenlage und wenigstens eine darauf gedruckte äußere piezoelektrische Lage aufweist, bedruckt werden; und

  • - eine aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildete Sperrlage jeweils beidseitig mit einem Innenlagenstapel, der wenigstens eine innere Elektrodenlage und wenigstens eine darauf ausgebildete innere piezoelektrische Lage aufweist, bedruckt wird; die so bedruckte Sperrlage flächig zwischen zwei der jeweils mit dem Außenlagenstapel bedruckten Decklagen angeordnet wird; und danach die jeweils inneren piezoelektrischen Lagen mit den jeweils äußeren piezoelektrischen Lagen durch Heißlaminierung verbunden werden; und/oder
  • - jeweils auf die jeweiligen äußeren piezoelektrischen Lagen entweder wenigstens eine innere piezoelektrische Lage und darauf wenigstens eine innere Elektrodenlage oder nur wenigstens eine innere Elektrodenlage gedruckt wird; danach auf wenigstens eine der inneren Elektrodenlagen eine Klebschicht als Sperrlage gedruckt wird; daraufhin die so bedruckten Decklagen oder Decklagenbereiche so aufeinander gelegt werden, dass die nicht mit den Elektrodenlagen und den piezoelektrischen Lagen bedruckten Seiten der Decklagen oder Decklagenbereiche außen sind; und danach die bedruckten Decklagen oder Decklagenbereiche durch Heißlaminierung verbunden werden.
In addition, the object is achieved by a method for producing a piezoelectric device, wherein
at least two, formed from at least one flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material Cover layers or cover layer areas are each printed on one side with at least one outer layer stack which has at least one outer electrode layer and at least one outer piezoelectric layer printed thereon; and
  • a barrier layer formed from at least one flat, non-rigid substrate made from electrically non-conductive and non-piezoelectric material is printed on both sides with an inner layer stack which has at least one inner electrode layer and at least one inner piezoelectric layer formed thereon; the barrier layer printed in this way is arranged flat between two of the cover layers each printed with the stack of outer layers; and then the respective inner piezoelectric layers are connected to the respective outer piezoelectric layers by hot lamination; and or
  • - either at least one inner piezoelectric layer and at least one inner electrode layer or only at least one inner electrode layer is printed on each of the respective outer piezoelectric layers; an adhesive layer is then printed as a barrier layer on at least one of the inner electrode layers; then the cover layers or cover layer areas printed in this way are placed on top of one another in such a way that the sides of the cover layers or cover layer areas that are not printed with the electrode layers and the piezoelectric layers are on the outside; and then the printed cover layers or cover layer areas are connected by hot lamination.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Decklagenbereiche aus einem einzigen, flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildet, das gefaltet wird, bevor die bedruckten Decklagenbereiche durch die Heißlaminierung verbunden werden.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the cover layer areas are formed from a single, flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material, which is folded before the printed cover layer areas are connected by hot lamination.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei

  • 1 schematisch einen Schichtaufbau einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung mit drei Substraten sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt;
  • 2 schematisch einen Schichtaufbau einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung mit zwei Substraten und einer Klebschicht sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt;
  • 3 schematisch einen Schichtaufbau einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung mit drei Substraten und zwei Klebschichten sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt;
  • 4 schematisch einen Schichtaufbau einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung mit einem gefalteten Substrat und einer Klebschicht sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt;
  • 5 schematisch eine erste Variante zur elektrischen Verbindung von Elektrodenlagen der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt;
  • 6 schematisch eine zweite Variante zur elektrischen Verbindung von Elektrodenlagen der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung mittels Durchkontaktierungen in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt;
  • 7 schematisch einen Schichtaufbau einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung mit einem mittleren, einseitig überstehenden Substrat, zwei äußeren, gefalteten Substraten sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt; und
  • 8 schematisch eine Draufsicht auf ein aus der in 7 gezeigten fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung ausgebildetes, aufgeschlagenes Buch zeigt.
Preferred embodiments of the present invention, their structure, function and advantages are explained in more detail below with reference to figures, wherein
  • 1 schematically shows a layer structure of a first embodiment of a piezoelectric device according to the invention with three substrates as well as piezoelectric units located between them in a sectional side view;
  • 2 schematically shows a layer structure of a second embodiment of a piezoelectric device according to the invention with two substrates and an adhesive layer as well as piezoelectric units located between them in a sectional side view;
  • 3 schematically shows a layer structure of a third embodiment of a piezoelectric device according to the invention with three substrates and two adhesive layers as well as piezoelectric units located between them in a sectional side view;
  • 4th schematically shows a layer structure of a fourth embodiment of a piezoelectric device according to the invention with a folded substrate and an adhesive layer as well as piezoelectric units located therebetween in a sectional side view;
  • 5 schematically a first variant for the electrical connection of electrode layers of the in 1 shows the illustrated first embodiment of a piezoelectric device according to the invention in a sectional side view;
  • 6th schematically a second variant for the electrical connection of electrode layers of the in 1 shows the illustrated first embodiment of a piezoelectric device according to the invention by means of vias in a sectional side view;
  • 7th schematically shows a layer structure of a fifth embodiment of a piezoelectric device according to the invention with a central substrate protruding on one side, two outer, folded substrates and piezoelectric units located between them in a sectional side view; and
  • 8th schematically a plan view of one of the in 7th shows the fifth embodiment of a piezoelectric device according to the invention shown in an open book.

1 zeigt schematisch einen Schichtaufbau einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10a mit drei Substraten sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten 5, 6 in einer geschnittenen Seitenansicht. 1 shows schematically a layer structure of a first embodiment of a piezoelectric device according to the invention 10a with three substrates and piezoelectric units in between 5 , 6th in a sectioned side view.

Zwei der Substrate fungieren als Decklagen 1, 2, während das dritte Substrat eine Sperrlage 3 bildet. Die Decklagen 1, 2 als auch die Sperrlage 3 sind bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10a flächige, nichtstarre Substrate aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Decklagen 1, 2 und die Sperrlage 3 jeweils aus Papier ausgebildet. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Decklagen 1, 2 und die Sperrlage 3 auch jeweils aus einer Folie ausgebildet sein. Ferner können die Decklagen 1, 2 aus Papier und die Sperrlage 3 aus Folie und umgekehrt ausgebildet sein.Two of the substrates act as top layers 1 , 2 while the third substrate is a barrier layer 3 forms. The top layers 1 , 2 as well as the blocked position 3 are at the piezoelectric device 10a flat, non-rigid substrates made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material. In the exemplary embodiment shown, the cover layers are 1 , 2 and the barrier 3 each formed from paper. In other, not shown embodiments of the present invention, the cover layers 1 , 2 and the barrier 3 can also each be formed from a film. Furthermore, the top layers 1 , 2 made of paper and the barrier layer 3 be formed from foil and vice versa.

Die sich zwischen einer ersten Decklage 1 und der Sperrlage 3 befindliche erste piezoelektrische Einheit 5 weist eine auf der ersten Decklage 1 ausgebildete erste äußere Elektrodenlage 11, eine auf der ersten äußeren Elektrodenlage 11 ausgebildete erste äußere piezoelektrische Lage 21, eine erste innere piezoelektrische Lage 23a und eine erste innere Elektrodenlage 13a auf.Which is between a first top layer 1 and the blocked position 3 located first piezoelectric unit 5 has one on the first cover layer 1 formed first outer electrode layer 11 , one on the first outer electrode layer 11 formed first outer piezoelectric layer 21 , a first inner piezoelectric layer 23a and a first inner electrode layer 13a on.

Die sich zwischen der Sperrlage 3 und einer zweiten Decklage 2 befindliche zweite piezoelektrische Einheit 6 weist eine auf der Sperrlage 3 ausgebildete zweite innere Elektrodenlage 13b, eine auf der zweiten inneren Elektrodenlage 13b ausgebildete zweite innere piezoelektrische Lage 23b, eine zweite äußere piezoelektrische Lage 22 und eine zweite äußere Elektrodenlage 12 auf.Which is between the blocked position 3 and a second top layer 2 located second piezoelectric unit 6th has one on the blocked layer 3 formed second inner electrode layer 13b , one on the second inner electrode layer 13b formed second inner piezoelectric layer 23b , a second outer piezoelectric layer 22nd and a second outer electrode layer 12th on.

Bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10a ist die erste äußere piezoelektrische Lage 21 mit der ersten inneren piezoelektrischen Lage 23a wenigstens teilweise verschmolzen und ist die zweite äußere piezoelektrische Lage 22 mit der zweiten inneren piezoelektrischen Lage 23b wenigstens teilweise verschmolzen.In the case of the piezoelectric device 10a is the first outer piezoelectric layer 21 with the first inner piezoelectric layer 23a at least partially fused and is the second outer piezoelectric layer 22nd with the second inner piezoelectric layer 23b at least partially fused.

2 zeigt schematisch einen Schichtaufbau einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10b mit zwei Substraten und einer Klebschicht sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten 5', 6' in einer geschnittenen Seitenansicht. 2 shows schematically a layer structure of a second embodiment of a piezoelectric device according to the invention 10b with two substrates and an adhesive layer as well as piezoelectric units in between 5 ' , 6 ' in a sectioned side view.

Die beiden Substrate fungieren als Decklagen 1, 2, während die Klebschicht eine Sperrlage 4 bildet. Die Decklagen 1, 2 sind bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10b flächige, nichtstarre Substrate aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Decklagen 1, 2 jeweils aus Papier ausgebildet. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Decklagen 1, 2 auch jeweils aus einer Folie ausgebildet sein.The two substrates act as top layers 1 , 2 while the adhesive layer is a barrier layer 4th forms. The top layers 1 , 2 are at the piezoelectric device 10b flat, non-rigid substrates made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material. In the exemplary embodiment shown, the cover layers are 1 , 2 each formed from paper. In other, not shown embodiments of the present invention, the cover layers 1 , 2 can also each be formed from a film.

Die sich zwischen einer ersten Decklage 1 und der Sperrlage 4 befindliche erste piezoelektrische Einheit 5' weist eine auf der ersten Decklage 1 ausgebildete erste äußere Elektrodenlage 11, eine auf der ersten äußeren Elektrodenlage 11 ausgebildete erste äußere piezoelektrische Lage 21, eine erste innere piezoelektrische Lage 24a und eine erste innere Elektrodenlage 14a auf.Which is between a first top layer 1 and the blocked position 4th located first piezoelectric unit 5 ' has one on the first cover layer 1 formed first outer electrode layer 11 , one on the first outer electrode layer 11 formed first outer piezoelectric layer 21 , a first inner piezoelectric layer 24a and a first inner electrode layer 14a on.

Die sich zwischen der Sperrlage 4 und einer zweiten Decklage 2 befindliche zweite piezoelektrische Einheit 6' weist eine zweite innere Elektrodenlage 14b, eine zweite innere piezoelektrische Lage 24b, eine zweite äußere piezoelektrische Lage 22 und eine zweite äußere Elektrodenlage 12 auf.Which is between the blocked position 4th and a second top layer 2 located second piezoelectric unit 6 ' has a second inner electrode layer 14b , a second inner piezoelectric layer 24b , a second outer piezoelectric layer 22nd and a second outer electrode layer 12th on.

Durch die Klebschicht 4 sind die erste piezoelektrische Einheit 5' und die zweite piezoelektrische Einheit 6' miteinander verklebt.Through the adhesive layer 4th are the first piezoelectric unit 5 ' and the second piezoelectric unit 6 ' glued together.

Ferner ist die erste äußere piezoelektrische Lage 21 mit der ersten inneren piezoelektrischen Lage 24a wenigstens teilweise verschmolzen und ist die zweite äußere piezoelektrische Lage 22 mit der zweiten inneren piezoelektrischen Lage 24b wenigstens teilweise verschmolzen.Furthermore, the first outer piezoelectric layer is 21 with the first inner piezoelectric layer 24a at least partially fused and is the second outer piezoelectric layer 22nd with the second inner piezoelectric layer 24b at least partially fused.

3 zeigt schematisch einen Schichtaufbau einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10c mit drei Substraten und zwei Klebschichten sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten 5', 6', 5", 6" in einer geschnittenen Seitenansicht. 3 shows schematically a layer structure of a third embodiment of a piezoelectric device according to the invention 10c with three substrates and two adhesive layers as well as piezoelectric units in between 5 ' , 6 ' , 5 " , 6 " in a sectioned side view.

Zwei der Substrate fungieren als Decklagen 1, 2, während das dritte Substrat eine Sperrlage 3 und die Klebschichten Sperrlagen 4, 4' bilden. Die Decklagen 1, 2 als auch die Sperrlage 3 sind bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10c flächige, nichtstarre Substrate aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Decklagen 1, 2 und die Sperrlage 3 jeweils aus Papier ausgebildet. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Decklagen 1, 2 und die Sperrlage 3 auch jeweils aus einer Folie ausgebildet sein. Ferner können die Decklagen 1, 2 aus Papier und die Sperrlage 3 aus Folie und umgekehrt ausgebildet sein.Two of the substrates act as top layers 1 , 2 while the third substrate is a barrier layer 3 and the adhesive layers barrier layers 4th , 4 ' form. The top layers 1 , 2 as well as the blocked position 3 are at the piezoelectric device 10c flat, non-rigid substrates made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material. In the exemplary embodiment shown, the cover layers are 1 , 2 and the barrier 3 each formed from paper. In other, not shown embodiments of the present invention, the cover layers 1 , 2 and the barrier 3 can also each be formed from a film. Furthermore, the top layers 1 , 2 made of paper and the barrier layer 3 be formed from foil and vice versa.

Die sich zwischen einer ersten Decklage 1 und der Sperrlage 4 befindliche piezoelektrische Einheit 5' weist eine auf der ersten Decklage 1 ausgebildete erste äußere Elektrodenlage 11, eine auf der ersten äußeren Elektrodenlage 11 ausgebildete erste äußere piezoelektrische Lage 21, eine erste innere piezoelektrische Lage 24a und eine erste innere Elektrodenlage 14a auf.Which is between a first top layer 1 and the blocked position 4th located piezoelectric unit 5 ' has one on the first cover layer 1 formed first outer electrode layer 11 , one on the first outer electrode layer 11 formed first outer piezoelectric layer 21 , a first inner piezoelectric layer 24a and a first inner electrode layer 14a on.

Die sich zwischen der Sperrlage 4 und der Sperrlage 3 befindliche piezoelektrische Einheit 6' weist eine zweite innere Elektrodenlage 14b, eine zweite innere piezoelektrische Lage 24b, eine weitere erste innere piezoelektrische Lage 23a und eine weitere erste innere Elektrodenlage 13a auf.Which is between the blocked position 4th and the blocked position 3 located piezoelectric unit 6 ' has a second inner electrode layer 14b , a second inner piezoelectric layer 24b , another first inner piezoelectric layer 23a and a further first inner electrode layer 13a on.

Die sich zwischen der Sperrlage 3 und der Sperrlage 4' befindliche piezoelektrische Einheit 6" weist eine weitere zweite innere Elektrodenlage 13b, eine weitere zweite innere piezoelektrische Lage 23b, eine weitere erste innere piezoelektrische Lage 24a' und eine weitere erste innere Elektrodenlage 14a' auf.Which is between the blocked position 3 and the blocked position 4 ' located piezoelectric unit 6 " has a further second inner electrode layer 13b , another second inner piezoelectric layer 23b , another first inner piezoelectric layer 24a ' and a further first inner electrode layer 14a ' on.

Die sich zwischen der Sperrlage 4' und der zweiten Decklage 2 befindliche piezoelektrische Einheit 5" weist eine weitere zweite innere Elektrodenlage 14b', eine weitere zweite innere piezoelektrische Lage 24b', eine weitere erste äußere piezoelektrische Lage 22 und eine weitere erste äußere Elektrodenlage 12 auf.Which is between the blocked position 4 ' and the second top layer 2 located piezoelectric unit 5 " has a further second inner electrode layer 14b ' , another second inner piezoelectric layer 24b ' , another first outer piezoelectric layer 22nd and another first outer electrode layer 12th on.

Bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10c ist die erste äußere piezoelektrische Lage 21 mit der ersten inneren piezoelektrischen Lage 23a wenigstens teilweise verschmolzen und ist die zweite äußere piezoelektrische Lage 22 mit der zweiten inneren piezoelektrischen Lage 24a wenigstens teilweise verschmolzen. Ferner ist die zweite innere piezoelektrische Lage 24b mit der weiteren inneren piezoelektrischen Lage 23a verschmolzen. Außerdem ist die weitere innere piezoelektrische Lage 23b mit der weiteren inneren piezoelektrische Lage 24a' wenigstens teilweise verschmolzen. Darüber hinaus ist die weitere zweite innere piezoelektrische Lage 24b' mit der zweiten äußeren piezoelektrischen Lage 22 wenigstens teilweise verschmolzen.In the case of the piezoelectric device 10c is the first outer piezoelectric layer 21 with the first inner piezoelectric layer 23a at least partially fused and is the second outer piezoelectric layer 22nd with the second inner piezoelectric layer 24a at least partially fused. Furthermore, the second inner piezoelectric layer is 24b with the further inner piezoelectric layer 23a merged. In addition, the further inner piezoelectric layer is 23b with the further inner piezoelectric layer 24a ' at least partially fused. In addition, there is the further second inner piezoelectric layer 24b ' with the second outer piezoelectric layer 22nd at least partially fused.

4 zeigt schematisch einen Schichtaufbau einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10d mit einem gefalteten Substrat 1' und einer Klebschicht 4 sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten 5', 6' in einer geschnittenen Seitenansicht. 4th shows schematically a layer structure of a fourth embodiment of a piezoelectric device according to the invention 10d with a folded substrate 1' and an adhesive layer 4th as well as piezoelectric units located in between 5 ' , 6 ' in a sectioned side view.

Das U-förmig gefaltete Substrat 1' weist durch die Faltung mehrere Bereiche auf: eine ersten Decklagenbereich 1b, einen zweiten Decklagenbereich 1b' und einen den ersten Decklagenbereich 1b mit dem zweiten Decklagenbereich 1b' verbindenden Decklagenverbindungsbereich 1b'' auf. Der erste und der zweite Decklagenbereich 1b, 1b' bilden die Schenkel des U und liegen somit parallel zueinander. In dem Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Decklagenbereich 1b, 1b' liegen die beiden, durch die Klebschicht 4 verbundenen piezoelektrischen Einheiten 5', 6'.The U-shaped folded substrate 1' has several areas due to the folding: a first cover layer area 1b , a second top layer area 1b ' and a first liner area 1b with the second top layer area 1b ' connecting cover layer connection area 1b ''. The first and second liner areas 1b , 1b ' form the legs of the U and are therefore parallel to each other. In the space between the first and the second cover layer area 1b , 1b ' lie the two, through the adhesive layer 4th connected piezoelectric units 5 ' , 6 ' .

Die sich zwischen einer ersten Decklage 1 und der Sperrlage 4 befindliche erste piezoelektrische Einheit 5' weist eine auf der ersten Decklage 1 ausgebildete erste äußere Elektrodenlage 11, eine auf der ersten äußeren Elektrodenlage 11 ausgebildete erste äußere piezoelektrische Lage 21, eine erste innere piezoelektrische Lage 24a und eine erste innere Elektrodenlage 14a auf.Which is between a first top layer 1 and the blocked position 4th located first piezoelectric unit 5 ' has one on the first cover layer 1 formed first outer electrode layer 11 , one on the first outer electrode layer 11 formed first outer piezoelectric layer 21 , a first inner piezoelectric layer 24a and a first inner electrode layer 14a on.

Die sich zwischen der Sperrlage 4 und einer zweiten Decklage 2 befindliche zweite piezoelektrische Einheit 6' weist eine zweite innere Elektrodenlage 14b, eine zweite innere piezoelektrische Lage 24b, eine zweite äußere piezoelektrische Lage 22 und eine zweite äußere Elektrodenlage 12 auf.Which is between the blocked position 4th and a second top layer 2 located second piezoelectric unit 6 ' has a second inner electrode layer 14b , a second inner piezoelectric layer 24b , a second outer piezoelectric layer 22nd and a second outer electrode layer 12th on.

5 zeigt schematisch eine erste Variante zur elektrischen Verbindung der Elektrodenlagen 11 und 12 bzw. 13a und 13b der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10a in einer geschnittenen Seitenansicht. Die in 5 gezeigte, die elektrischen Verbindungen aufweisende piezoelektrische Vorrichtung 10a' basiert auf der piezoelektrischen Vorrichtung 10a, weshalb hier vollumfänglich auf die obige Beschreibung verwiesen wird. Zusätzlich sind bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10a' eine elektrische Verbindungsleitung 7 zwischen den inneren Elektrodenlagen 13a und 13b sowie zwischen eine elektrische Verbindungsleitung 8 zwischen den äußeren Elektrodenlagen 11 und 12 vorgesehen. 5 shows schematically a first variant for the electrical connection of the electrode layers 11 and 12th respectively. 13a and 13b the in 1 illustrated first embodiment of a piezoelectric device according to the invention 10a in a sectioned side view. In the 5 shown, the electrical connections having piezoelectric device 10a ' is based on the piezoelectric device 10a , which is why reference is made here in full to the above description. In addition, in the piezoelectric device 10a ' an electrical connection line 7th between the inner electrode layers 13a and 13b as well as between an electrical connection line 8th between the outer electrode layers 11 and 12th intended.

Auf analoge Weise können auch die inneren Elektrodenlagen 13a und 13b bzw. 14a und 14b bzw. 14a' und 14b' sowie die äußeren Elektrodenlagen 11 und 12 der piezoelektrischen Vorrichtungen 10b, 10c und 10d elektrisch miteinander verbunden werden.The inner electrode layers can also be used in an analogous manner 13a and 13b respectively. 14a and 14b respectively. 14a ' and 14b ' as well as the outer electrode layers 11 and 12th of piezoelectric devices 10b , 10c and 10d be electrically connected to each other.

6 zeigt schematisch eine zweite Variante zur elektrischen Verbindung von Elektrodenlagen 11 und 12 bzw. 13a und 13b der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10a in einer geschnittenen Seitenansicht. Die in 6 gezeigte, die elektrischen Verbindungen aufweisende piezoelektrische Vorrichtung 10a'' basiert auf der piezoelektrischen Vorrichtung 10a, weshalb hier vollumfänglich auf die obige Beschreibung verwiesen wird. 6th shows schematically a second variant for the electrical connection of electrode layers 11 and 12th respectively. 13a and 13b the in 1 illustrated first embodiment of a piezoelectric device according to the invention 10a in a sectioned side view. In the 6th shown, the electrical connections having piezoelectric device 10a '' is based on the piezoelectric device 10a , which is why reference is made here in full to the above description.

Allerdings sind bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10a'' die inneren Elektrodenlagen als einstückige, U-förmige innere Elektrode mit den Abschnitten 13a, 13b und 13c ausgebildet und auch die äußeren Elektrodenlagen sind als einstückige, U-förmige äußere Elektrode mit den Abschnitten 11a, 11b und 11c ausgebildet. Hierfür weist bei dieser Ausführungsform der Erfindung die Sperrlage 3 Perforierungen oder Löcher auf, durch die das Elektrodenmaterial unter Ausbildung eines Verbindungsabschnittes 13c der inneren Elektrode und eines Verbindungsabschnittes 11c der äußeren Elektrode hindurchgeführt ist. Die Perforierungen oder Löcher können beispielsweise durch Lasern, Stanzen oder Ätzen erzeugt werden.However, in the case of the piezoelectric device 10a '' the inner electrode layers as a one-piece, U-shaped inner electrode with the sections 13a , 13b and 13c and the outer electrode layers are also designed as a one-piece, U-shaped outer electrode with the sections 11a , 11b and 11c educated. In this embodiment of the invention, the blocking layer has for this purpose 3 Perforations or holes through which the electrode material to form a connecting portion 13c the inner electrode and a connecting portion 11c the outer electrode is passed through. The perforations or holes can be produced, for example, by lasers, punching or etching.

Auf analoge Weise können auch die inneren Elektrodenlagen 13a und 13b bzw. 14a und 14b bzw. 14a' und 14b' sowie die äußeren Elektrodenlagen 11 und 12 der piezoelektrischen Vorrichtungen 10b, 10c und 10d elektrisch miteinander verbunden werden.The inner electrode layers can also be used in an analogous manner 13a and 13b respectively. 14a and 14b respectively. 14a ' and 14b ' as well as the outer electrode layers 11 and 12th of piezoelectric devices 10b , 10c and 10d be electrically connected to each other.

7 zeigt schematisch einen Schichtaufbau einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10e mit einem mittleren, einseitig überstehenden Substrat, zwei äußeren, gefalteten Substraten sowie jeweils dazwischen befindlichen piezoelektrischen Einheiten 5, 6 in einer geschnittenen Seitenansicht. 7th shows schematically a layer structure of a fifth embodiment of a piezoelectric device according to the invention 10e with a middle substrate protruding on one side, two outer, folded substrates and piezoelectric units in between 5 , 6th in a sectioned side view.

Die beiden äußeren, gefalteten Substrate fungieren als Decklagen 1a, 2a, während das dritte, mittlere Substrat eine Sperrlage 3 bildet. Die Decklagen 1a, 2a als auch die Sperrlage 3 sind bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10e flächige, nichtstarre Substrate aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Decklagen 1a, 2a und die Sperrlage 3 jeweils aus Papier ausgebildet. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Decklagen 1a, 2a und die Sperrlage 3 auch jeweils aus einer Folie ausgebildet sein. Ferner können die Decklagen 1a, 2a aus Papier und die Sperrlage 3 aus Folie und umgekehrt ausgebildet sein.The two outer, folded substrates act as top layers 1a , 2a , while the third, middle substrate is a barrier layer 3 forms. The top layers 1a , 2a as well as the blocked position 3 are at the piezoelectric device 10e flat, non-rigid substrates made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material. In the exemplary embodiment shown, the cover layers are 1a , 2a and the barrier 3 each formed from paper. In other, not shown embodiments of the present invention, the cover layers 1a , 2a and the barrier 3 can also each be formed from a film. Furthermore, the top layers 1a , 2a made of paper and the barrier layer 3 be formed from foil and vice versa.

Die sich zwischen einer ersten Decklage 1a und der Sperrlage 3 befindliche erste piezoelektrische Einheit 5 weist eine auf der ersten Decklage 1a ausgebildete erste äußere Elektrodenlage 11, eine auf der ersten äußeren Elektrodenlage 11 ausgebildete erste äußere piezoelektrische Lage 21, eine erste innere piezoelektrische Lage 23a und eine erste innere Elektrodenlage 13a auf.Which is between a first top layer 1a and the blocked position 3 located first piezoelectric unit 5 has one on the first cover layer 1a formed first outer electrode layer 11 , one on the first outer electrode layer 11 formed first outer piezoelectric layer 21 , a first inner piezoelectric layer 23a and a first inner electrode layer 13a on.

Die sich zwischen der Sperrlage 3 und einer zweiten Decklage 2a befindliche zweite piezoelektrische Einheit 6 weist eine auf der Sperrlage 3 ausgebildete zweite innere Elektrodenlage 13b, eine auf der zweiten inneren Elektrodenlage 13b ausgebildete zweite innere piezoelektrische Lage 23b, eine zweite äußere piezoelektrische Lage 22 und eine zweite äußere Elektrodenlage 12 auf.Which is between the blocked position 3 and a second top layer 2a located second piezoelectric unit 6th has one on the blocked layer 3 formed second inner electrode layer 13b , one on the second inner electrode layer 13b formed second inner piezoelectric layer 23b , a second outer piezoelectric layer 22nd and a second outer electrode layer 12th on.

Bei der piezoelektrischen Vorrichtung 10e ist die erste äußere piezoelektrische Lage 21 mit der ersten inneren piezoelektrischen Lage 23a wenigstens teilweise verschmolzen und ist die zweite äußere piezoelektrische Lage 22 mit der zweiten inneren piezoelektrischen Lage 23b wenigstens teilweise verschmolzen.In the case of the piezoelectric device 10e is the first outer piezoelectric layer 21 with the first inner piezoelectric layer 23a at least partially fused and is the second outer piezoelectric layer 22nd with the second inner piezoelectric layer 23b at least partially fused.

Die Sperrlage 3 steht einschließlich der darauf beidseitig ausgebildeten ersten und zweiten inneren Elektrodenlagen 13a, 13b einseitig über. Die jeweils überstehenden Abschnitte sind als überstehender Sperrlagenabschnitt 3' sowie als überstehende innere Elektrodenlagenabschnitte 13a', 13b' gekennzeichnet.The blocked position 3 stands including the first and second inner electrode layers formed thereon on both sides 13a , 13b one-sided over. The respective protruding sections are called protruding barrier layer sections 3 ' as well as protruding inner electrode layer sections 13a ' , 13b ' marked.

8 zeigt schematisch eine Draufsicht auf ein aus der in 7 gezeigten fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen piezoelektrischen Vorrichtung 10e ausgebildetes, aufgeschlagenes Buch 90. Dabei sind die überstehenden inneren Elektrodenlagenabschnitte 13a', 13b' als auch überstehende Abschnitte auf einen Buchrücken 92 des Buches 90 geführt. Die anderen Abschnitte der Elektrodenlagen 13a, 13b, 11, 12 sind im Bereich einer Buchseite 92 des Buches 90 durch die Decklage 2a abgedeckt. Die aus Papier ausgebildete Decklage 2a ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit Text und/oder Bildern bedruckt. Gleiches ist auch mit der Decklage 1a möglich, die in der gezeigten Darstellung unten befindet und daher hier nicht sichtbar ist. 8th shows schematically a plan view of one of the in FIG 7th shown fifth embodiment of a piezoelectric device according to the invention 10e trained, open book 90 . The protruding inner electrode layer sections are here 13a ' , 13b ' as well as protruding sections on a book spine 92 of the book 90 guided. The other sections of the electrode layers 13a , 13b , 11 , 12th are in the area of a book page 92 of the book 90 through the top layer 2a covered. The top layer made of paper 2a is printed with text and / or images in the exemplary embodiment shown. The same is also true for the top layer 1a possible, which is located below in the illustration shown and is therefore not visible here.

Bei den gezeigten Ausführungsformen 10a, 10a', 10a''; 10b, 10c, 10d, 10e der vorliegenden Erfindung bestehen die Elektrodenlagen 11, 12, 13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b' aus elektrisch leitfähigem Material, wie beispielsweise aus wenigstens einem leitfähigem Polymer, wie z. B. PEDOT:PSS oder Polanilin, Kohlenstoff, wie z. B. einem als Carbon Black bezeichneten Industrieruß, Kohlenstoffnanoröhren (CNT) oder Graphen, wenigstens einer Metallpartikel, wie Silberpartikel, enthaltenden Materialzusammensetzung und/oder wenigstens einer Metall- oder Metalllegierungsschicht.In the embodiments shown 10a , 10a ' , 10a '' ; 10b , 10c , 10d , 10e of the present invention are the electrode layers 11 , 12th , 13a , 13b , 14a , 14a ' , 14b , 14b ' of electrically conductive material, such as at least one conductive polymer, such as. B. PEDOT: PSS or polaniline, carbon, such as e.g. B. a carbon black referred to as carbon black, carbon nanotubes (CNT) or graphene, at least one metal particle, such as silver particles, containing material composition and / or at least one metal or metal alloy layer.

Die piezoelektrischen Lagen 21, 22, 23a, 23b, 24a, 24a', 24b, 24b' der gezeigten Ausführungsformen 10a, 10a', 10a''; 10b, 10c, 10d, 10e der vorliegenden Erfindung bestehen aus wenigstens einem piezoelektrischem Polymer, wie z. B. Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder P(VDF-TrFE), oder einem Polymer-Blend, wie z. B. P(VDF-TrFE):PMMA.The piezoelectric layers 21 , 22nd , 23a , 23b , 24a , 24a ' , 24b , 24b ' of the embodiments shown 10a , 10a ' , 10a '' ; 10b , 10c , 10d , 10e of the present invention consist of at least one piezoelectric polymer, such as. B. polyvinylidene fluoride (PVDF) or P (VDF-TrFE), or a polymer blend, such as. B. P (VDF-TrFE): PMMA.

Die Herstellung der piezoelektrischen Vorrichtung 10a kann wie folgt erfolgen:

  • Zunächst werden zwei, aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material, wie Papier oder Folie, ausgebildete Decklagen 1, 2 jeweils einseitig mit einem Außenlagenstapel 51, 52 bedruckt. Hierzu wird zuerst eine äußere Elektrodenlage 11, 12 und darauf eine äußere piezoelektrische Lage 21, 22 auf die jeweilige Decklage 1, 2 gedruckt.
The manufacture of the piezoelectric device 10a can be done as follows:
  • First, two cover layers formed from at least one flat, non-rigid substrate made from electrically non-conductive and non-piezoelectric material, such as paper or foil 1 , 2 each on one side with a stack of outer layers 51 , 52 printed. For this purpose, an outer electrode layer is first used 11 , 12th and thereon an outer piezoelectric layer 21 , 22nd on the respective top layer 1 , 2 printed.

Ferner wird eine aus einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material, wie Papier oder Folie, ausgebildete Sperrlage 3 jeweils beidseitig mit einem Innenlagenstapel 61, 62 bedruckt. Hierbei wird eine innere Elektrodenlage 13a, 13b und darauf eine innere piezoelektrische Lage 23a, 23b auf die jeweilige Seite der Sperrlage gedruckt. Die so bedruckte Sperrlage 3 wird daraufhin flächig zwischen den beiden mit dem Außenlagenstapel 51, 52 bedruckten Decklagen 1, 2 angeordnet. Danach werden die jeweils inneren piezoelektrischen Lagen 23a, 23b mit den jeweils äußeren piezoelektrischen Lagen 21, 22 durch Heißlaminierung verbunden.Furthermore, a barrier layer formed from a flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material, such as paper or foil, is used 3 each with a stack of inner layers on both sides 61 , 62 printed. An inner electrode layer is used here 13a , 13b and thereon an inner piezoelectric layer 23a , 23b printed on the respective side of the barrier layer. The blocking layer printed in this way 3 then becomes flat between the two with the outer layer stack 51 , 52 printed top layers 1 , 2 arranged. After that, the each inner piezoelectric layers 23a , 23b with the respective outer piezoelectric layers 21 , 22nd connected by hot lamination.

Zum Heißlaminieren werden bei der vorliegenden Erfindung Temperaturen im Bereich der Schmelztemperatur des jeweils eingesetzten piezoelektrischen Materials eingesetzt. Diese liegt beispielsweise bei P(VDF-TrFE) bei 150 °C ± 20 °C.For hot lamination, temperatures in the range of the melting temperature of the piezoelectric material used in each case are used in the present invention. For P (VDF-TrFE), for example, this is 150 ° C ± 20 ° C.

Die Herstellung der piezoelektrischen Vorrichtung 10b kann wie folgt erfolgen:

  • Zunächst werden zwei, aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material, wie Papier oder Folie, ausgebildete Decklagen 1, 2 jeweils einseitig mit einem Außenlagenstapel 51, 52 bedruckt. Hierzu wird zuerst eine äußere Elektrodenlage 11, 12 und darauf eine äußere piezoelektrische Lage 21, 22 auf die jeweilige Decklage 1, 2 gedruckt.
The manufacture of the piezoelectric device 10b can be done as follows:
  • First, two cover layers formed from at least one flat, non-rigid substrate made from electrically non-conductive and non-piezoelectric material, such as paper or foil 1 , 2 each on one side with a stack of outer layers 51 , 52 printed. For this purpose, an outer electrode layer is first used 11 , 12th and thereon an outer piezoelectric layer 21 , 22nd on the respective top layer 1 , 2 printed.

Ferner wird auf die jeweiligen äußeren piezoelektrischen Lagen 21, 22 jeweils eine innere piezoelektrische Lage 24a, 24b und darauf eine innere Elektrodenlage 14a, 14b gedruckt. Danach wird auf wenigstens eine der inneren Elektrodenlagen 14a, 14b eine Klebschicht als Sperrlage 4 gedruckt. Die Klebschicht besteht aus einem Schmelzklebstoff.Furthermore, the respective outer piezoelectric layers are applied 21 , 22nd an inner piezoelectric layer each 24a , 24b and thereon an inner electrode layer 14a , 14b printed. Then at least one of the inner electrode layers is applied 14a , 14b an adhesive layer as a barrier layer 4th printed. The adhesive layer consists of a hot melt adhesive.

In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann auch nur jeweils eine einzige piezoelektrische Lage auf jede Seite der Decklagen 1, 2 gedruckt werden, sodass sich jeweils nur eine einzige piezoelektrische Lage zwischen der jeweiligen inneren und äußeren Elektrodenlage befindet.In other embodiments of the present invention, only a single piezoelectric layer can be placed on each side of the cover layers 1 , 2 are printed so that there is only a single piezoelectric layer between the respective inner and outer electrode layer.

Daraufhin werden die so bedruckten Decklagen so aufeinander gelegt, dass die nicht mit den Elektrodenlagen 11, 12, 14a, 14b und den piezoelektrischen Lagen 21, 22, 24a, 24b bedruckten Seiten der Decklagen 1, 2 außen sind. Danach werden die bedruckten Decklagen durch Heißlaminierung verbunden.Thereupon the cover layers printed in this way are placed on top of one another in such a way that they do not have the electrode layers 11 , 12th , 14a , 14b and the piezoelectric layers 21 , 22nd , 24a , 24b printed sides of the top layers 1 , 2 are outside. Then the printed cover layers are connected by hot lamination.

Zur Heißlaminierung kommt hier eine Temperatur zum Einsatz, die höher als eine Schmelztemperatur des Schmelzklebstoffes und niedriger als eine Schmelztemperatur der verwendeten piezoelektrischen Schichten, die typischerweise im Bereich von 60 °C bis 140 °C liegt, ist.For hot lamination, a temperature is used that is higher than a melting temperature of the hot melt adhesive and lower than a melting temperature of the piezoelectric layers used, which is typically in the range from 60 ° C to 140 ° C.

Die nicht mit den Elektrodenlagen 11, 12, 14a, 14b und den piezoelektrischen Lagen 21, 22, 24a, 24b bedruckten Seiten der Decklagen 1, 2 können mit Text und/oder Bildern unbedruckt bzw. unbehandelt sein oder bedruckt sein oder nachfolgend bedruckt, bemalt, besprüht und/oder beklebt werden.The ones not with the electrode layers 11 , 12th , 14a , 14b and the piezoelectric layers 21 , 22nd , 24a , 24b printed sides of the top layers 1 , 2 can be unprinted or untreated with text and / or images or be printed or subsequently printed, painted, sprayed and / or glued.

Zur Herstellung der piezoelektrischen Vorrichtung 10c werden die beiden oben beschriebenen Schritte zur Herstellung der piezoelektrischen Vorrichtungen 10a und 10b miteinander verbunden.For making the piezoelectric device 10c will be the two steps described above for making the piezoelectric devices 10a and 10b connected with each other.

Bei der Herstellung der piezoelektrischen Vorrichtung 10d kommt nur ein Substrat zur Anwendung, das beispielsweise aus Folie oder Papier besteht. Auf Decklagenbereiche 1b, 1b' dieses Substrates wird jeweils ein Außenlagenstapel 51, 52, der jeweils eine äußere Elektrodenlage 11, 12 und eine darauf gedruckte äußere piezoelektrische Lage 21, 22 aufweist, sowie darauf ein Innenlagenstapel 61, 62, der jeweils eine innere piezoelektrische Lage 23a, 23b und eine innere Elektrodenlage 13a, 13b aufweist, gedruckt. Auf wenigstens eine der inneren Elektrodenlagen 13a, 13b wird nachfolgend eine Klebschicht als Sperrlage 4 gedruckt.In the manufacture of the piezoelectric device 10d only one substrate is used, which for example consists of foil or paper. On top layer areas 1b , 1b ' each of this substrate becomes a stack of outer layers 51 , 52 , each with an outer electrode layer 11 , 12th and an outer piezoelectric layer printed thereon 21 , 22nd has, as well as an inner layer stack thereon 61 , 62 , each with an inner piezoelectric layer 23a , 23b and an inner electrode sheet 13a , 13b has, printed. On at least one of the inner electrode layers 13a , 13b is subsequently an adhesive layer as a barrier layer 4th printed.

Daraufhin wird das Substrat U-förmig derart gefaltet, dass die auf die Decklagenbereiche 1b, 1b' gedruckten Lagenstapel übereinander liegen und in dieser Anordnung miteinander verklebt.The substrate is then folded in a U-shape in such a way that the areas on the cover layer 1b , 1b ' printed stack of layers are on top of each other and glued together in this arrangement.

Die Herstellung der piezoelektrischen Vorrichtung 10e erfolgt auf analoge Weise wie die Herstellung der piezoelektrischen Vorrichtung 10a.The manufacture of the piezoelectric device 10e takes place in a manner analogous to the manufacture of the piezoelectric device 10a .

Mit allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lassen sich piezoelektrische Bauelemente, wie Piezoaktoren oder Piezosensoren, vorzugsweise Einzel-Lautsprecher oder Einzel-Drucksensoren, ausbilden. Erfindungsgemäß ausgebildete Piezoaktoren oder Piezosensoren, wie Einzel-Lautsprecher oder Einzel-Drucksensoren, lassen sich zu Arrays anordnen. So können beispielsweise auf einem Blatt Papier oder einer Folie mehrere Lautsprecher- oder Sensoreinheiten angeordnet werden, die gemeinsam oder jede einzeln extern angesteuert werden können.Piezoelectric components such as piezo actuators or piezo sensors, preferably individual loudspeakers or individual pressure sensors, can be formed with all embodiments of the present invention. Piezo actuators or piezo sensors designed according to the invention, such as individual loudspeakers or individual pressure sensors, can be arranged in arrays. For example, several loudspeaker or sensor units can be arranged on a sheet of paper or a film, which can be controlled externally together or individually.

Bei den erfindungsgemäß hergestellten piezoelektrischen Bauelementen befinden sich die aktiven piezoelektrischen Einheiten jeweils im Inneren des Bauelementes.In the case of the piezoelectric components produced according to the invention, the active piezoelectric units are each located in the interior of the component.

Das Drucken der Elektrodenlagen 11, 12; 11a, 11b, 13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b und der piezoelektrischen Lagen 21, 22, 23a, 23b, 24a, 24a', 24b, 24b' kann bei der vorliegenden Erfindung mittels Bogendruck oder in unterschiedlichen Rolle-zu-Rolle-Druckverfahren, wie durch Siebdruck, Flexodruck, Inkjetdruck oder Tiefdruck, vorgenommen werden.Printing the electrode layers 11 , 12th ; 11a , 11b , 13a , 13b , 14a , 14a ' , 14b , 14b and the piezoelectric layers 21 , 22nd , 23a , 23b , 24a , 24a ' , 24b , 24b ' can be carried out in the present invention by means of sheet printing or in different roll-to-roll printing processes, such as by screen printing, flexographic printing, inkjet printing or gravure printing.

Zu Kontaktierungszwecken kann bei der vorliegenden Erfindung die oben liegende Decklage 2, 2a flächenmäßig größer als die unten liegende Decklage 1, 1a und/oder ein als Sperrlage 3 verwendetes Mittelsubstrat sein. Bei derartigen Ausführungsformen ist es günstig, wenn die größere Decklage 2, 2a alle Kontaktierungsbahnen aufnimmt. Solche Ausführungsformen können insbesondere für eine Herstellung sogenannter sprechender Bücher verwendet werden, die vorzugsweise auf Basis der in den 7 und 8 gezeigten piezoelektrischen Vorrichtung 10e, welche eine sogenannte Layflat-Bindung aufweist, hergestellt werden.In the present invention, the top layer can be used for contacting purposes 2 , 2a larger in area than the top layer below 1 , 1a and / or as a barrier 3 be used center substrate. In such embodiments, it is advantageous if the larger top layer 2 , 2a takes up all contacting tracks. Such embodiments can be used in particular for the production of so-called speaking books, which are preferably based on the in the 7th and 8th piezoelectric device shown 10e , which has a so-called layflat binding.

Jede der jeweiligen äußeren Seiten der erfindungsgemäß herstellbaren Bauelemente kann einen Farbaufdruck aufweisen und/oder mit einem Farbaufdruck versehen werden. Each of the respective outer sides of the components that can be produced according to the invention can have a color print and / or be provided with a color print.

Ferner sind die erfindungsgemäß hergestellten Bauelemente für eine Anwendung unterschiedlicher Drucknachbearbeitungsverfahren, wie Laminieren und/oder Falzen, geeignet.Furthermore, the components produced according to the invention are suitable for the application of different printing post-processing methods, such as lamination and / or folding.

Aufgrund der erfindungsgemäß verwendeten flexiblen Substrate sind die erfindungsgemäß herstellbaren Bauelemente ebenfalls flexibel.Due to the flexible substrates used according to the invention, the components that can be produced according to the invention are also flexible.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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  • EP 3073541 A1 [0007]EP 3073541 A1 [0007]

Claims (10)

Piezoelektrische Vorrichtung (10a, 10a', 10a''; 10b; 10c; 10d, 10e), dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektrische Vorrichtung (10a, 10a', 10a''; 10b; 10c; 10d, 10e) eine Stapelanordnung aus - zwei einander gegenüber liegenden Decklagen (1, 1a; 2, 2a) oder Decklagenbereichen (1b, 1b'), die jeweils aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildet sind; - wenigstens zwei zwischen den Decklagen (1, 1a; 2, 2a) oder Decklagenbereichen (1b, 1b') befindlichen und übereinander liegenden piezoelektrischen Einheiten (5, 5', 5", 6, 6', 6"), die jeweils aus einer inneren Elektrodenlage (13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b') und einer äußeren Elektrodenlage (11, 12; 11a, 11b) und wenigstens einer zwischen der jeweiligen inneren Elektrodenlage (13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b') und der jeweiligen äußeren Elektrodenlage (11, 12; 11a, 11b) liegenden piezoelektrischen Lage (21, 22, 23a, 23b, 24a, 24a', 24b, 24b') ausgebildet sind; und - einer zwischen den piezoelektrischen Einheiten (5, 5', 5", 6, 6', 6") liegenden, elektrisch isolierenden Sperrlage (3, 4, 4') aufweist.Piezoelectric device (10a, 10a ', 10a'';10b;10c; 10d, 10e), characterized in that the piezoelectric device (10a, 10a', 10a '';10b;10c; 10d, 10e) consists of a stacked arrangement - two opposing cover layers (1, 1a; 2, 2a) or cover layer regions (1b, 1b '), each of which is formed from at least one flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material; - At least two piezoelectric units (5, 5 ', 5 ", 6, 6', 6") located between the cover layers (1, 1a; 2, 2a) or cover layer regions (1b, 1b ') and lying one above the other, each consisting of an inner electrode layer (13a, 13b, 14a, 14a ', 14b, 14b') and an outer electrode layer (11, 12; 11a, 11b) and at least one between the respective inner electrode layer (13a, 13b, 14a, 14a ', 14b , 14b ') and the respective outer electrode layer (11, 12; 11a, 11b) lying piezoelectric layer (21, 22, 23a, 23b, 24a, 24a', 24b, 24b ') are formed; and - an electrically insulating barrier layer (3, 4, 4 ') lying between the piezoelectric units (5, 5', 5 ", 6, 6 ', 6"). Piezoelektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einander direkt benachbarte piezoelektrische Lagen (21, 23a; 22, 23b; 21, 24a; 22, 24b; 23a, 24b; 23b, 24a', 24b', 22) zumindest teilweise miteinander verschmolzen sind und/oder einander gegenüber angeordnete piezoelektrische Lagen durch wenigstens eine zwischen diesen piezoelektrischen Lagen befindliche Schmelzklebschicht verbunden sind.Piezoelectric device according to Claim 1 , characterized in that directly adjacent piezoelectric layers (21, 23a; 22, 23b; 21, 24a; 22, 24b; 23a, 24b; 23b, 24a ', 24b', 22) are at least partially fused to one another and / or to one another oppositely arranged piezoelectric layers are connected by at least one hotmelt adhesive layer located between these piezoelectric layers. Piezoelektrische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrlage (3, 4, 4') wenigstens teilweise aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat und/oder wenigstens einer Klebschicht ausgebildet ist, das/die aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildet ist/sind.Piezoelectric device according to one of the preceding claims, characterized in that the barrier layer (3, 4, 4 ') is at least partially formed from at least one flat, non-rigid substrate and / or at least one adhesive layer, which consists of electrically non-conductive and non-piezoelectric Material is / are formed. Piezoelektrische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der flächigen, nichtstarren Substrate wenigstens ein Papierblatt und/oder wenigstens eine Folie ist.Piezoelectric device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the flat, non-rigid substrates is at least one sheet of paper and / or at least one film. Piezoelektrische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrlage (3, 4, 4') dicker als jede der Decklagen (1, 1a; 2, 2a) oder jedes der Decklagenbereiche (1b, 1b') ist.Piezoelectric device according to Claim 3 , characterized in that the barrier layer (3, 4, 4 ') is thicker than each of the cover layers (1, 1a; 2, 2a) or each of the cover layer regions (1b, 1b'). Piezoelektrische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der jeweiligen inneren Elektrodenlagen (13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b') miteinander elektrisch verbunden sind und/oder zwei der jeweiligen äußeren Elektrodenlagen (11, 12) miteinander elektrisch verbunden sind.Piezoelectric device according to one of the preceding claims, characterized in that two of the respective inner electrode layers (13a, 13b, 14a, 14a ', 14b, 14b') are electrically connected to one another and / or two of the respective outer electrode layers (11, 12) are connected to one another are electrically connected. Piezoelektrische Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen den jeweiligen inneren Elektrodenlagen (13a, 13b, 14a, 14a', 14b, 14b') und/oder die elektrische Verbindung zwischen den jeweiligen äußeren Elektrodenlagen (11, 12) durch wenigstens eine Aussparung in der Sperrlage (3, 4, 4') hindurch verläuft/verlaufen.Piezoelectric device according to Claim 6 , characterized in that the electrical connection between the respective inner electrode layers (13a, 13b, 14a, 14a ', 14b, 14b') and / or the electrical connection between the respective outer electrode layers (11, 12) through at least one recess in the Blocking layer (3, 4, 4 ') runs through it. Buch (90) mit wenigstens einer Buchseite (91) oder wenigstens einem Buchdeckel (92), die oder der eine piezoelektrische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist oder aufweist, wobei wenigstens eine Sichtoberfläche (93) wenigstens eines der flächigen, nichtstarren Substrate mit Text und/oder wenigstens einem Bild versehen ist.Book (90) with at least one book page (91) or at least one book cover (92), which is or has a piezoelectric device according to one of the preceding claims, wherein at least one visible surface (93) of at least one of the flat, non-rigid substrates with text and / or at least one image is provided. Verfahren zur Herstellung einer piezoelektrischen Vorrichtung (10a, 10a', 10a''; 10b; 10c; 10d, 10e), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei, aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildete Decklagen (1, 1a; 2, 2a) oder Decklagenbereiche (1b, 1b') jeweils einseitig mit wenigstens einem Außenlagenstapel (51, 52), der wenigstens eine äußere Elektrodenlage (11, 12) und wenigstens eine darauf gedruckte äußere piezoelektrische Lage (21, 22) aufweist, bedruckt werden; und - eine aus wenigstens einem flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildete Sperrlage (3) jeweils beidseitig mit einem Innenlagenstapel (61, 62), der wenigstens eine innere Elektrodenlage (13a, 13b) und wenigstens eine darauf ausgebildete innere piezoelektrische Lage (23a, 23b) aufweist, bedruckt wird; die so bedruckte Sperrlage (3) flächig zwischen zwei der jeweils mit dem Außenlagenstapel (51, 52) bedruckten Decklagen (1, 1a; 2, 2a) angeordnet wird; und danach die jeweils inneren piezoelektrischen Lagen (23a, 23b) mit den jeweils äußeren piezoelektrischen Lagen (21, 22) durch Heißlaminierung verbunden werden; und/oder - jeweils auf die jeweiligen äußeren piezoelektrischen Lagen (21, 22) entweder wenigstens eine innere piezoelektrische Lage (24a, 24b, 24a', 24b') und darauf wenigstens eine innere Elektrodenlage (14a, 14a', 14b, 14b') oder nur eine innere Elektrodenlage (14a, 14a', 14b, 14b') gedruckt wird; danach auf wenigstens eine der inneren Elektrodenlagen (14a, 14a', 14b, 14b') eine Klebschicht als Sperrlage (4, 4') gedruckt wird; daraufhin die so bedruckten Decklagen (1, 1a; 2, 2a) oder Decklagenbereiche (1b, 1b') so aufeinander gelegt werden, dass die nicht mit den Elektrodenlagen (11, 12, 14a, 14a', 14b, 14b') und den piezoelektrischen Lagen (21, 22) bedruckten Seiten der Decklagen (1, 1a; 2, 2a) oder Decklagenbereiche (1b, 1b') außen sind; und danach die bedruckten Decklagen oder Decklagenbereiche durch Heißlaminierung verbunden werden.Method for producing a piezoelectric device (10a, 10a ', 10a'';10b;10c; 10d, 10e), characterized in that at least two are formed from at least one flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material Cover layers (1, 1a; 2, 2a) or cover layer areas (1b, 1b ') each on one side with at least one outer layer stack (51, 52), the at least one outer electrode layer (11, 12) and at least one outer piezoelectric layer (21 , 22) has to be printed; and - a barrier layer (3) formed from at least one flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material, each on both sides with an inner layer stack (61, 62), the at least one inner electrode layer (13a, 13b) and at least one inner layer formed thereon piezoelectric layer (23a, 23b) is printed; the barrier layer (3) printed in this way is arranged flat between two of the cover layers (1, 1a; 2, 2a) each printed with the outer layer stack (51, 52); and then the respective inner piezoelectric layers (23a, 23b) are connected to the respective outer piezoelectric layers (21, 22) by hot lamination; and / or - in each case on the respective outer piezoelectric layers (21, 22) either at least one inner piezoelectric layer (24a, 24b, 24a ', 24b') and on it at least one inner electrode layer (14a, 14a ', 14b, 14b') or only an inner electrode layer (14a, 14a ', 14b, 14b') is printed; an adhesive layer is then printed as a barrier layer (4, 4 ') on at least one of the inner electrode layers (14a, 14a', 14b, 14b '); then the cover layers (1, 1a; 2, 2a) or cover layer areas (1b, 1b ') printed in this way are placed on top of one another in such a way that the electrode layers (11, 12, 14a, 14a', 14b, 14b ') and the piezoelectric layers (21, 22) printed sides of the cover layers (1, 1a; 2, 2a) or cover layer areas (1b, 1b ') are on the outside; and then the printed cover layers or cover layer areas are connected by hot lamination. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Decklagenbereiche (1b, 1b') aus einem einzigen, flächigen, nichtstarren Substrat aus elektrisch nicht leitendem und nicht piezoelektrischem Material ausgebildet sind, das gefaltet wird, bevor die bedruckten Decklagenbereiche durch die Heißlaminierung verbunden werden.Procedure according to Claim 9 , characterized in that the cover layer areas (1b, 1b ') are formed from a single, flat, non-rigid substrate made of electrically non-conductive and non-piezoelectric material, which is folded before the printed cover layer areas are connected by the hot lamination.
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